一种解决双机集群FC‑SAN切换的方法与流程

本发明涉及一种解决双机集群FC-SAN切换的方法及装置，该方法保证了在发生节点故障切换的情况下服务器端IO的连续性，适用于双机集群存储系统，属于集群海量数据存储技术领域。

背景技术：

SAN(Storage Area Network，存储区域网络)的诞生，使存储空间得到更加充分的利用以及安装和管理更加有效。SAN是一种将存储设备、连接设备和接口集成在一个高速网络中的技术。SAN本身就是一个存储网络，承担了数据存储任务，SAN网络与LAN业务网络相隔离，存储数据流不会占用业务网络带宽。在SAN网络中，所有的数据传输在高速、高带宽的网络中进行，SAN存储实现的是直接对物理硬件的块级存储访问，提高了存储的性能和升级能力。早期的SAN采用的是光纤通道(FC，Fibre Channel)技术，所以，以前的SAN多指采用光纤通道的存储局域网，到了ISCSI协议出现后，为了区分，业界就把SAN分为FC-SAN和IP-SAN。

面对迅速增长的数据存储需求，企业和服务提供商渐渐开始选择FC-SAN作为网络基础设施，因为SAN具有出色的可扩展性。事实上，SAN比传统的存储架构具有更多显著的优势。例如，传统的服务器连接存储通常难于更新或集中管理。每台服务器必须关闭才能增加和配置新的存储，相比较而言，FC-SAN不必宕机和中断与服务器的连接即可增加存储。FC-SAN的存储结构具有传输效率高、安全性高、传输延迟极小、占用主机资源少、技术成熟等特点，是目前应用范围最广的专业存储架构。

目前在存储领域，对于双机中的FC-SAN一般采用NPIV模式来实现。NPIV即N-PortID虚拟化技术，此方法需要光纤交换机、光纤卡和光纤卡驱动的支持。用此技术来实现双机切换，必须在指定的物理口上创建出新的虚拟端口，使当前维护的光纤卡端口为物理端口数与虚拟端口数之和。当满足双机的切换条件后，本地的虚拟端口被删除，之后在双机中另一台机器的光纤卡上创建出相同WWPN的新的虚拟端口。从而对存储端来说，实现了FC SAN功能的切换，保证了服务器端业务的连续性。但是此方法较为复杂，要维护光纤卡中所有物理口和虚拟口的状态，并且对于光纤卡和光纤交换机的要求较高，必须支持NPIV模式才可以。

下面对FC-SAN中常用的技术术语进行解释：

WWPN：光纤端口的端口号，局域网内唯一；

V-port：在物理端口的基础上虚拟出的新的端口；

Target：用于提供FC卷映射的目标端；

V_WWPN：物理端口的虚拟WWPN。

技术实现要素：

本发明的目的是为解决现有保证FC-SAN的业务连续性条件下双机集群切换时方法复杂的问题，提出了一种新的FC-SAN切换方法，该方法实现起来更加简洁、高效，并能够保证服务器端业务的连续。

本发明的思想是通过修改光纤卡的驱动，使光纤卡端口的WWPN可动态修改，再通过预先设定好的虚拟WWPN来修改对应的光纤卡端口的WWPN。由于可用V_WWPN替换双机不同控制器的光纤卡端口的WWPN，从而实现双机间用于切换的WWPN的漂移。使对外提供服务的WWPN只有一个，此过程对于服务器来说是透明的。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种双机集群FC-SAN的切换方法，包括切换过程中光纤卡端口物理WWPN的替换以及给Target添加设备的方法，具体方案如下：

双机包含控制器A、B，两个控制器各选取一个光纤卡端口建立绑定，并设定应用于这一对光纤卡端口的虚拟WWPN为V_WWPN；在控制器A将FC卡端口设置为指定的V_WWPN，向此端口添加FC卷并映射到服务器；当控制器A满足以下切换条件的时候：

1.针对非异常掉电情况：控制器A首先卸载FC卷，并在光纤卡驱动中删除V_WWPN，将此FC端口由V_WWPN还原为原始的WWPN；之后通知控制器B接管，控制器B接到通知后通过光纤卡驱动把与控制器A绑定的FC端口设置为V_WWPN，添加从控制器A上卸载的FC卷并映射到服务器；切换过程中前端IO悬挂和重试，在重试过程完成底层路径和设备的切换，保证IO不中断，从而实现服务器业务不中断；

2.针对异常掉电情况：控制器B检测不到控制器A的存在时，控制器B的光纤卡驱动把与控制器A绑定的FC端口设置为V_WWPN，添加从控制器A上卸载的FC卷并映射到服务器；切换过程中前端IO悬挂和重试，在重试过程完成底层路径和设备的切换，保证IO不中断，从而实现服务器业务不中断。

有益效果

对比现有技术，本方法通过直接修改光纤卡物理口的WWPN来实现双控功能，实现更加简单，不需要光纤卡和光纤交换机对NPIV模式支持。对于一对绑定的光纤卡端口来说，服务器端看到的和操作的只是一个WWPN。

附图说明

图1为本发明实施例双机双向端口配置示意图；

图2为本发明实施例双机-非掉电切换流程示意图；

图3为本发明实施例双机-掉电切换流程示意图。

具体实施方式

为对本发明实施例的目的、技术方案和优点进行说明，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种解决双机集群FC-SAN切换的方法包含以下内容：

一：建立双机光纤卡端口(FC端口)的绑定，指定用于漂移的虚拟WWPN；

因为FC-SAN的双机切换需要从一个控制器的指定光纤卡端口切换到另一个控制器的一个光纤卡端口，所以要预先指定好需要用到的两个控制器的哪些光纤卡端口，即两个控制器的光纤卡端口要建立绑定，绑定后的一对光纤卡端口一般应用在一个业务中；并给这一对光纤卡端口指定相应的V_WWPN用于切换以及对服务器提供存储服务。

为了使控制器能够识别上述信息，本实施例中利用配置信息来进行各控制器同步记录，具体记录的字段包含：

vwwpn：指定这一对光纤卡端口所使用的虚拟WWPN；

Localhost：本地控制器光纤卡端口的WWPN；

Remotehost：另一个控制器的光纤卡端口的WWPN。

每次创建绑定需要从各控制器选取任何一个可用的光纤卡端口，无端口顺序的限制；但每个光纤卡端口只能用于一对绑定。每个业务可以使用一对绑定，也可以使用多对绑定以实现多路径。

二：当映射FC设备的时候，对光纤卡端口进行修改；

以一个业务使用一对光纤卡端口为例，在A/A冗余模式情况下，控制器A、B都有FC-SAN业务(业务1、业务2):

1、如图1所示，将控制器A(节点A)的光纤卡物理端口A1和控制器B(节点B)的光纤卡物理端口B1建立绑定，他们共同的虚拟WWPN是vWWPN1；将控制器A的光纤卡物理端口A2和控制器B的光纤卡物理端口B2建立绑定，他们共同的虚拟WWPN是vWWPN2；

2、将控制器A上物理端口A1的WWPNA1改为vWWPN1，向vWWPN1添加FC卷1(FCvolume1)，此时控制器B上的物理端口B1仍为WWPNB1；将控制器B上物理端口B2的WWPNB2改为vWWPN2，向vWWPN2添加FC卷2(FCvolume2)，此时控制器A上的物理端口A2仍为WWPNA2；

3、对于控制器A上运行的业务1来说，服务器端只和vWWPN1建立会话，并发现挂载在vWWPN1上的设备FCvolume1；对于控制器B上运行的业务2来说，服务器端只和vWWPN2建立会话，并发现挂载在vWWPNB上的设备FCvolume2。

三：不同情况下的双机FC-SAN功能的切换；

1、当控制器A满足切换条件时：

1)如非异常掉电情况(如图2所示)。控制器A卸载之前加载的FC volume1设备，将此光纤卡物理端口A1还原为原始的WWPNA1；之后通知控制器B接管，控制器B接到通知后将把与控制器A对应的光纤卡物理端口WWPNB1设置为vWWPN1，添加FCvolume1并映射到服务器端，切换过程中前端IO悬挂和重试，在重试过程完成底层路径和设备的切换，保证IO不中断。

2)如异常掉电情况(如图3所示)。控制器A直接掉电关机，此时控制器B检测不到控制器A的存在，则控制器B将把与控制器A对应的物理端口WWPNB1设置为vWWPN1，添加FCvolume1并映射到服务器，切换过程中前端IO悬挂和重试，在重试过程完成底层路径和设备的切换，保证IO不中断。

以上所述为FCvolume1切换的过程，本领域技术人员据此可以同理知道FCvolume2的切换过程，在此不再赘述。

以上二、三步骤执行时，可以通过步骤一存储的配置信息获取本地端口原始的WWPN、与本地端口绑定的另一个控制器的光纤卡端口的WWPN以及vwwpn。

实验结果：

本试验中，搭建了一个双机集群，包含控制器A、控制器B，并创建了voluma、volumb两个FC卷设备。两个控制器都带有qla2562的两口光纤卡，将控制器A的光纤卡端口编号为a1，a2，将控制器B的光纤卡端口编号为b1，b2。将a1，b1建立绑定，并设置虚拟WWPN为va；将a2，b2建立绑定，并设置虚拟WWPN为vb。其中，voluma使用a1，b1来切换，volumb使用a2，b2来切换。修改控制器A的光纤卡a1口的WWPN为va，将FC卷voluma加到va上，映射到服务器端进行IO读写测试。同理修改控制器B的光纤卡b2口的WWPN为vb，将FC卷volumb加到vb上，映射到服务器端进行IO读写测试。

重启控制器A，重启过程中控制器A卸载掉voluma，虚拟口va变回原物理口a1，此时通知控制器B接管，控制器B的光纤卡b1口变为虚拟口va，加载FC卷voluma。此时控制器B的两个光纤卡端口的WWPN分别为va，vb，分别对外提供设备voluma，volumb。切换过程中前端IO悬挂和重试，在重试过程完成底层路径和设备的切换，保证IO不中断。

异常断电控制器A，控制器B检测不到控制器A的存在时，控制器B的光纤卡b1口变为虚拟口va，加载FC卷voluma。此时控制器B的两个光纤卡端口的WWPN分别为va，vb，分别对外提供设备voluma，volumb。切换过程中前端IO悬挂和重试，在重试过程完成底层路径和设备的切换，保证IO不中断。

由此实验可以证明，本发明所述方法能够保证双机集群FC-SAN的正常切换操作，并保证服务器端IO的连续性，简单、方便、易控制。

为了说明本发明的内容及实施方式，本说明书给出了具体实施例。在实施例中引入细节的目的不是限制权利要求书的范围，而是帮助理解本发明所述方法。本领域的技术人员应理解：在不脱离本发明及其所附权利要求的精神和范围内，对最佳实施例步骤的各种修改、变化或替换都是可能的。因此，本发明不应局限于最佳实施例及附图所公开的内容。